Criado o primeiro semicondutor funcional feito de grafeno
Uma equipa liderada pelo Instituto de Tecnologia da Geórgia criou uma alternativa aos semicondutores tradicionais com grafeno. Os dispositivos são mais pequenos e mais rápidos.
Investigadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia (ITG), nos Estados Unidos, criaram o primeiro semicondutor funcional feito de grafeno, que poderá permitir dispositivos menores e mais rápidos e ter aplicações para a computação quântica.
Os semicondutores, materiais que conduzem a electricidade em determinadas condições são componentes fundamentais dos dispositivos electrónicos, a matéria-prima de chips (circuitos integrados) usados em smartphones, jogos de vídeo e computadores.
Assim, a criação de um semicondutor que consiste “numa única folha de átomos de carbono unidos pelas mais fortes ligações conhecidas”, abre caminho a “um novo modo” de se trabalhar no campo da electrónica, indica um comunicado do ITG.
A investigação, publicada na revista científica Nature, foi liderada por Walter de Heer, professor de física no ITG, integrando a equipa investigadores que trabalham em Atlanta, Geórgia, e Tianjin, China.
O objectivo era produzir um semicondutor de grafeno “compatível com os métodos tradicionais de processamento microelectrónico”, numa altura em que o silício, o material semicondutor mais comummente usado, “está a atingir o seu limite face a uma computação cada vez mais rápida e a dispositivos electrónicos mais pequenos”.
“Agora temos um semicondutor de grafeno extremamente robusto com dez vezes a mobilidade do silício e que também possui propriedades únicas não disponíveis no silício”, diz de Walter de Heer, citado no comunicado.
Como ligar e desligar?
O investigador começou a explorar materiais à base de carbono como potenciais semicondutores no início da sua carreira e em 2001 começou a estudar o “grafeno bidimensional”.
Durante a década seguinte, a sua equipa continuou a trabalhar no aperfeiçoamento do material no instituto da Geórgia e mais tarde passou a colaborar com colegas do Centro Internacional de Nanopartículas e Nanossistemas de Tianjin, na Universidade de Tianjin (China), que Walter de Heer fundou em 2014 com Lei Ma, director do centro e co-autor do artigo agora publicado.
A principal questão a resolver era fazer o semicondutor de grafeno “ligar” e “desligar” ao ser sujeito a correntes eléctricas para que funcionasse como o silício.
As medições dos cientistas mostraram que o semicondutor de grafeno tem uma mobilidade 10 vezes maior que o silício, ou seja, os electrões movem-se com muito baixa resistência, o que na electrónica resulta numa computação mais rápida.
“É como conduzir numa estrada de gravilha ou numa auto-estrada. É mais eficiente, não aquece tanto e permite velocidades mais altas”, adianta Walter de Heer.
A equipa produziu o único semicondutor bidimensional que possui todas as propriedades necessárias para ser usado na nanoelectrónica e cujas propriedades eléctricas são muito superiores às de quaisquer outros semicondutores 2D actualmente em desenvolvimento, precisa o comunicado.
Segundo os investigadores, o “grafeno epitaxial” pode causar uma mudança de paradigma no campo da electrónica e permitir tecnologias completamente novas que aproveitem as suas propriedades únicas.
